Расчет квантово-химических параметров ФАВ и определение зависимости "структура-активность" на примере сульфаниламидов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
В° минимум локальный или глобальный;
б седловая точка
Рисунок 2.1.5.2 Простейшая ППЭ
Темные кружки исходные
реагенты и продукты реакции;
крестик переходное состояние.
В точке минимума полной энергии матрица вторых производных имеет только положительные собственные значения, а в седловой точке одно отрицательное собственное значение. Минимумы полной энергии соответствуют устойчивым структурам и интермедиатам, а седловые точки переходным состояниям.
Рисунок 2.1.5.3. Зависимость потенциальной энергии молекулы водорода от расстояния между атомами: 1 расчет полуэмпирическим методом РМЗ; 2 аппроксимация потенциалом Морзе.
Типичный вид простейшей двумерной ППЭ показан на рисунке 2.1.5.2. Здесь минимумы соответствуют исходным реагентам и конечным продуктам реакции, а седловая точка переходному состоянию. Минимумы на рисунке соединены пунктирной линией, которая проходит по дну долины на ППЭ через седловую точку. Эта линия показывает путь реакции в двумерном пространстве или траекторию движения реагентов в ходе реакции. Для большинства реакций ППЭ имеют более сложный вид.
В таблицах 1.7 и 1.8 приложения А сопоставлены данные расчета параметров переходных состояний для реакций, изображенных на схемах 1 - 5, методами МПДП и КМПДП (метод МПДП с учетом электронной корреляции), неэмпирическим методом в приближении Хартри Фока без учета и с учетом электронной корреляции.
Схема I Схема II Схемa III
Схема IV Схемa V
В таблицах неэмпирический расчет в приближении Хартри Фока без учета электронной корреляции обозначен ХФ, с учетом электронной корреляции КХФ. Для реакций, изображенных на схемах 1 3, расчеты с оптимизацией геометрии в приближении Хартри Фока проведены в базисе 6-31ГФ*, для реакций, изображенных на схемах 4, 5, - в базисе 3-21ГФ или 4-31ГФ. Электронная корреляция учитывалась только при вычислении энергии активации.
Из этих данных видно, что геометрические параметры переходных состояний, вычисленные методами МПДП и КМПДП, находятся в хорошем согласии с данными неэмпирических расчетов без учета электронной корреляции.
Вопрос о влиянии электронной корреляции на геометрию переходных состояний был рассмотрен в работе Шредера [20]. В ней методом МПДП без учета и с учетом электронной корреляции была рассчитана геометрия переходных состояний для реакций, изображенных на схемах 1 5, и показана хорошая сходимость с экспериментом.
2.1.6 Силовые постоянные химических связей и частоты внутримолекулярных колебаний
Для расчета силовых постоянных довольно широко применяют как полуэмпирические, так и неэмпирические методы квантовой химии. В любом случае сначала оптимизируют геометрию, то есть определяют наиболее устойчивую конформацию, отвечающую минимуму полной энергии; затем вычисляют вторые производные полной энергии по естественным координатам, а при необходимости кубичные и биквадратные члены.
При использовании минимального слейтеровского базиса согласие с экспериментом получается весьма посредственное. Для полуэмпирических методов характерно относительное занижение частот деформационных колебаний по сравнению с валентными. В связи с тем, что ошибки в большинстве случаев носят систематический характер, их удается значительно уменьшить введением эмпирически подобранных масштабных корректирующих множителей для определенных типов силовых постоянных или инкременентов, которые прибавляются к рассчитанным частотам.
Для расчетов методами МЧПДП/3 и МПДП Дьюар и Форд [23] подобрали систему инкрементов, специфичных для валентных, деформационных и торсионных колебаний определенных атомных групп или связей; на очень большом числе примеров продемонстрирована удовлетворительная точность результатов.
сульфаниламид квантовый химический органический молекула
Более логичным представляется корректирование значений силовых постоянных, и на этом пути достигнуты положительные результаты. В настоящее время используется несколько методик подбора корректирующих множителей. Наиболее распространенными являются следующие предложения:
1. Корректировка только диагональных силовых коэффициентов, а недиагональные оставлять без изменений.
2. Использование одного общего корректирующего множителя для всех недиагональных силовых постоянных.
Подбирать значения корректирующих множителей только для диагональных членов, а корректирующие множители для недиагональных коэффициентов вычислять как среднее геометрическое из соответствующих диагональных величин.
2.2 Вывод
В данной главе были рассмотрены возможности программы HyperChem для расчета геометрических и физикохимических параметров молекул и проведена сравнительная оценка используемых методов. Из приведенных выше данных видно, что наибольшей точностью обладают методы ab initio и АМ1. Этими методами и будет производиться расчет соединений сульфаниламидного ряда. Для сравнительной оценки также включен в расчет метод INDO.
В следующей главе будут представлены рассчитанные геометрические параметры молекул сульфаниламидного ряда и рассчитанная физиологическая активность этих соединений. Следует сказать, что вначале проводился расчет геометрии приведенных соединений, затем просчитанные соединения были проверены на наличие физиологической активности.